Волошка синя (Centaurea cyanus L.) як компонент агроценозу: аналіз алелопатичних механізмів, агроекологічних наслідків та стратегій контролю
DOI:
https://doi.org/10.31210/spi2025.28.04.13Ключові слова:
волошка синя, Centaurea cyanus, алелопатія, алелохімікати, озимі зернові, гербіцидна стійкість, інтегрований контроль бур’янівАнотація
У представленому огляді представлено аналіз результатів експериментальних досліджень щодо природи алелопатичної взаємодії волошки синьої (Centaurea cyanus L.) з озимими сільськогосподарськими культурами. Метою роботи було узагальнення сучасних знань біохімічних механізмів фітотоксичності, алелохімікатів волошки, агроекологічних наслідків забур’яненості та стратегій інтегрованого контролю волошки в агроценозах. Встановлено диференційована чутливість культур до алелохімікатів волошки у озимих зернових культур. При цьому встановлений феномен гормезису, коли за дії понижених концентрацій водного екстракту листків волошки (5–12 %) схожість насіння зернових збільшувалась на 8–16 %, а їх збільшеннї до 25 % – знижувалась на 38–40 % відносно контролю. За результатами досліджень, проведених у різних країнах встановлено, що профіль алелохімікатів волошки включає леткі органічні сполуки, фенольні кислоти (хлорогенова 15–45 мг/100 г сухої маси), флавоноїди (апігенін 10–30 мг/100 г) та антоціани. Механізми фітотоксичності комплексу вказаних сполук включають порушення проникності клітинних мембран, інгібування синтезу АТФ у мітохондріях, пригнічення ДНК-топоізомераз та активності ключових ферментів гліколізу. При цьому алелохімікати можуть поширюватися через кореневі ексудати (концентрація 100–500 мкМ у ризосферній рідині), шляхом мікробіологічного розкладання решток та газову дифузію летких сполук. Встановлено також, що волошка може впливати на мікробіоценоз ризосфери, а також демонструє аутотоксичність, пригнічуючи проростання власного насіння (при щільності >30–40 рослин/м² на 15–22 %). Зроблений висновок, що алелопатична активність волошки може спричиняти зниження рівня урожаю (до 65 %) при перевищенні економічного порогу шкідливості (ЕПШ) в агроценозах. До того ж, існує проблема резистентності волошки до гербіцидів, а також явище посилення її алелопатичної активності за рахунок посиленого синтезу фенольних сполук. В зв’язку з цим рекомендовані стратегії інтегрованого контролю волошки в агроценозах сільськогосподарських культур, що включають чергування озимих культур з ярими для розриву життєвого циклу волошки; використання покривних культур з алелопатичними властивостями (ячмінь, жито, сорго), які пригнічують проростання волошки на 20–35 %; агротехнічні заходи (відтермінування сівби, підвищення норми висіву на 15–25 %, чергування глибокої оранки з мінімальним обробітком); регулярний моніторинг популяцій.
Посилання
Aiyer, H., Fofana, B., Fraser, T., Caldwell, C., McKenzie-Gopsill, A., Mills, A., & Foster, A. (2022). Choice of cover crop influences soil fungal and bacterial communities in Prince Edward Island, Canada. Canadian Journal of Microbiology, 68 (7), 465–482. https://doi.org/10.1139/cjm-2021-0360
Balmer, O., Géneau, C. E., Belz, E., Weishaupt, B., Förderer, G., Moos, S., Ditner, N., Juric, I., & Luka, H. (2014). Wildflower companion plants increase pest parasitation and yield in cabbage fields: Experimental demonstration and call for caution. Biological Control, 76, 19–27. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2014.04.008
Bartee, S. N. (2023). Understanding Crop Residue Decomposition. Helena Agri-Enterprises, LLC. Retrieved from: https://helenaagri.com/fieldlink/blog/understanding-crop-residue-decomposition/
Boršić, I., Susanna, A., Bancheva, S., & Garcia-Jacas, N. (2011). Centaurea Sect. Cyanus: Nuclear phylogeny, biogeography, and life-form evolution. International Journal of Plant Sciences, 172 (2), 238–249. https://doi.org/10.1086/657645
Boutin, C., Montroy, K., Mathiassen, S. K., Carpenter, D. J., Strandberg, B., & Damgaard, C. (2019). Effects of sublethal doses of herbicides on the competitive interactions between 2 nontarget plants, Centaurea cyanus L. and Silene noctiflora L. Environmental Toxicology and Chemistry, 38 (9), 2053–2064. https://doi.org/10.1002/etc.4506
Chellem, S. R., Kishore, C. V. L., Reddy, G. S. V., Akshay, D. V. S., Kalpana, K., Lavanya, P., & Choragudi, K. H. (2024). Symbiotic relationships between nitrogen-fixing bacteria and leguminous plants ecological and evolutionary perspectives: A review. Uttar Pradesh Journal of Zoology, 45 (13), 145–160. https://doi.org/10.56557/upjoz/2024/v45i134143
Cheng, F., & Cheng, Z. (2015). Research progress on the use of plant allelopathy in agriculture and the physiological and ecological mechanisms of allelopathy. Frontiers in Plant Science, 6, 1020. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.01020
D’Agostino, M., & Abeli, T. (2025). Biological flora of Central Europe: Centaurea cyanus L. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 68, 125874. https://doi.org/10.1016/j.ppees.2025.125874
Dascaliuc, A. P. (2018). Hormesis, optimization of screening and practical application of plant growth regulators. In Materials of the IV International Scientific-Practical Conference dedicated to the 95th anniversary of variety testing in Ukraine (Kyiv, June 7, 2018) (p. 139–1142). Kyiv: Institute of Genetics, Physiology and Plant Protection
Denisow, B. (2006). Blooming and pollen production of several representatives of the genus Centaurea L. Journal of Apicultural Science, 50 (2), 20–31.
Dhima, K. V., Vasilakoglou, I. B., Eleftherohorinos, I. G., & Lithourgidis, A. S. (2006). Allelopathic potential of winter cereals and their cover crop mulch effect on grass weed suppression and corn development. Crop Science, 46 (1), 345–352. https://doi.org/10.2135/cropsci2005-0186
Friedman, J., & Waller, G. R. (1985). Allelopathy and autotoxicity. Trends in Biochemical Sciences, 10 (2), 47–50. https://doi.org/10.1016/0968-0004(85)90224-5
Gawlik-Dziki, U., Wrzesińska-Krupa, B., Nowak, R., Pietrzak, W., Zyprych-Walczak, J., & Obrępalska-Stęplowska, A. (2023). Herbicide resistance status impacts the profile of non- anthocyanin polyphenolics and some phytomedical properties of edible cornflower (Centaurea cyanus L.) flowers. Scientific Reports, 13 (1), 11538. https://doi.org/10.1038/s41598-023-38520-z
Głąb, L., Sowiński, J., Bough, R., & Dayan, F. E. (2017). Allelopathic potential of sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) in weed control: A comprehensive review. Advances in Agronomy, 145, 43–95. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2017.05.001
Guillemin, J.-P., Alrustom, B., & Darmency, H. (2021). Estimated effects of cornflower presence on winter wheat. Biological Agriculture & Horticulture, 38 (2), 113–123. https://doi.org/10.1080/01448765.2021.2006783
Haratym, W., Weryszko-Chmielewska, E., & Konarska, A. (2019). Microstructural and histochemical analysis of aboveground organs of Centaurea cyanus used in herbal medicine. Protoplasma, 257 (1), 285–298. https://doi.org/10.1007/s00709-019-01437-4
Hnini, M., Rabeh, K., & Oubohssaine, M. (2024). Interactions between beneficial soil microorganisms (PGPR and AMF) and host plants for environmental restoration: A systematic review. Plant Stress, 11, 100391. https://doi.org/10.1016/j.stress.2024.100391
Ibáñez, F., Wall, L., & Fabra, A. (2016). Starting points in plant-bacteria nitrogen-fixing symbioses: intercellular invasion of the roots. Journal of Experimental Botany, erw387. https://doi.org/10.1093/jxb/erw387
Kalemba, D., & Synowiec, A. (2019). Agrobiological interactions of essential oils of two menthol mints: mentha piperita and mentha arvensis. Molecules, 25 (1), 59. https://doi.org/10.3390/molecules25010059
Kong, C.-H., Li, Z., Li, F.-L., Xia, X.-X., & Wang, P. (2024). Chemically mediated plant–plant interactions: Allelopathy and allelobiosis. Plants, 13 (5), 626. https://doi.org/10.3390/plants13050626
Landi, M. (2015). Can Anthocyanins be part of the metal homeostasis network in plant? American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 10 (4), 170–177. https://doi.org/10.3844/ajabssp.2015.170.177
Lim, T. K. (2013). Centaurea cyanus. Edible Medicinal And Non-Medicinal Plants, 245–249. https://doi.org/10.1007/978-94-007-7395-0_16
Marczewska-Kolasa, K., Bortniak, M., Sekutowski, T., & Domaradzki, K. (2017). Influence of water extracts from cornflower on germination and growth of cereals seedlings. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering”, 62 (3), 208–211.
Marczewska-Kolasa, K., Sekutowski, T., & Bortniak, M. (2012). Determination of allelopathy Centaurea cyanus seeds by using bioassays. Progress in Plant Protection, 52 (3), 733–736.
Marczewska-Kolasa, K., Sekutowski, T., & Bortniak, M. (2012). Determination of allelopathy Centaurea cyanus seeds by using bioassays. Progress in Plant Protection, 52 (3), 733–736.
Pietkova, I., Unhurian, L., & Horiacha, L. (2022). Identification and quantitative content of chlorogenic and rosmarinic acids in Centaurea cyanus L. and Centaurea montana L. herbs. Annals of Mechnikov’s Institute, 1, 10–14.
Pospielov, I. S., & Onipko, V. V. (2025). Voloshka synia (Centaurea cyanus L.): dekoratyvnyi potentsial ta ekolohichni perevahy u landshaftnomu dyzaini ta ozelenenni. Materialy Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi konferentsii Bioriznomanittia u konteksti staloho rozvytku: teoriia, praktyka, metodychni aspekty vyvchennia u zakladakh nauky ta osvity (prysviachena 65-richchiu zasnuvannia dendroparku zahalnoderzhavnoho znachennia «Kryvorudskyi»). (6 chervnia 2025 r., s. Kryva Ruda, Semenivskyi r-n, Poltavska obl). (pp. 165–169). Poltava: Astraia Retrieved from: https://zenodo.org/records/15533270 [in Ukrainian]
Reigosa, M. J., Pedrol, N., & González, L. (2006). Allelopathy: A physiological process with ecological implications. Springer
Schumacher, M., Witty, R., & Gerhards, R. (2024). Reintroduction strategies for rare arable weeds in agricultural practice and their influence on yield. Weed Research, 64 (5), 384–394. https://doi.org/10.1111/wre.12659
Sobko, M., Medvid, S., Amons, S., Zakharchenko, E., Nechyporenko, V., Masyk, I., Pylypenko, V., Kolodnenko, N., Rozhko, V., Karpenko, O., Toryanik, V., & Selezen, O. (2023). Weed infestation of winter wheat in organic crop rotation and economic efficiency of its cultivation. Modern Phytomorphology, 17, 127–131. https://doi.org/10.32782/2226-3063-2023.17.01
Stankiewicz-Kosyl, M., Wińska-Krysiak, M., Wrochna, M., Haliniarz, M., & Marcinkowska, K. (2024). Regional diversity of the ALS gene and hormesis due to tribenuron-methyl in Centaurea cyanus L. Scientific Reports, 14 (1), 25197. https://doi.org/10.1038/s41598-024-76345-6
Stankiewicz-Kosyl, M., & Haliniarz, M. (2023). Diversified germination strategies of Centaurea cyanus populations resistant to ALS inhibitors. Plant Protection Science, 59 (4), 379–388. https://doi.org/10.17221/62/2023-pps
Stoliar, S. H., & Melnyk, M. V. (2024). Structure of segetal vegetation in hybrid winter rye crops in the Forest-Steppe of Ukraine. Taurian Scientific Herald, 140, 250–257. https://doi.org/10.32782/2226-0099.2024.140.32
Sulborska-Różycka, A., Weryszko-Chmielewska, E., Polak, B., Stefańczyk, B., Matysik-Woźniak, A., & Rejdak, R. (2022). Secretory products in petals of Centaurea cyanus L. flowers: A histochemistry, ultrastructure, and phytochemical study of volatile compounds. Molecules, 27 (4), 1371. https://doi.org/10.3390/molecules27041371
Sun, Y., Chen, L., Zhang, S., Miao, Y., Zhang, Y., Li, Z., Zhao, J., Yu, L., Zhang, J., Qin, X., & Yao, Y. (2022). Plant interaction patterns shape the soil microbial community and nutrient cycling in different intercropping scenarios of aromatic plant species. Frontiers in Microbiology, 13. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.888789
Swetha, T. N., Rajasekar, B., Hudge, B. V., Mishra, P., & Harshitha, D. N. (2023). Phytoremediation of heavy metal contaminated soils using various flower and ornamentals. International Journal of Plant & Soil Science, 35 (18), 747–752. https://doi.org/10.9734/ijpss/2023/v35i183341
Treutter, D. (2010). Managing phenol contents in crop plants by phy-tochemical farming and breeding – visions and constraints. Inter-national Journal of Molecular Sciences, 11 (3), 807–857. https://doi.org/10.3390/ijms11030807
Tsytsiura, Y. (2024). Allelopathic effects of annual weeds on germination and seedling growth of oilseed radish (Raphanus sativus L. var. oleiformis Pers.). Acta Fytotechnica et Zootechnica, 27 (1), 77–97. https://doi.org/10.15414/afz.2024.27.01.77-97
Utilizing Microbes to Accelerate Corn Residue Decomposition. (2025). Golden Harvest. Retrieved from: https://www.goldenharvestseeds.com/agronomy/articles/utilizing-microbes-to-accelerate-corn-residue-decomposition
Vinje, E. (2013). Allelopathic Plants & Types of Allelopathy. Planet Natural. Retrieved from: https://www.planetnatural.com/allelopathy/
Wacławowicz, R., Tendziagolska, E., Synowiec, A., Bocianowski, J., Podsiadło, C., Domaradzki, K., Marcinkowska, K., Kwiecińska-Poppe, E., & Piekarczyk, M. (2022). Competition between winter wheat and cornflower (Centaurea cyanus L.) resistant or susceptible to herbicides under varying environmental conditions in Poland. Agronomy, 12 (11), 2751. https://doi.org/10.3390/agronomy12112751
Wagenitz, G., & Hellwig, F. H. (1996). Evolution of characters and phylogeny of the Centaureinae. In D. J. N. Hind & H. G. Beentje (Eds.), Compositae: Systematics (pp. 491–510). Kew, London: Royal Botanic Gardens
Wang, C., Liu, Z., Wang, Z., Pang, W., Zhang, L., Wen, Z., Zhao, Y., Sun, J., Wang, Z.-Y., & Yang, C. (2022). Effects of autotoxicity and allelopathy on seed germination and seedling growth in Medicago truncatula. Frontiers in Plant Science, 13. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.908426
Weed Fact Sheet Centaurea cyanus. (2023). HRAC Europe, 1–3. Retrieved from: http://hracglobal.com/europe/files/EHRAC-Weed-Fact-Sheet-CENCY.pdf
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Scientific Progress & Innovations
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Creative Commons Attribution 4.0 International Licens